本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種弱膠結(jié)地層巷道支護方法及支護系統(tǒng)，尤其適用于西部礦區(qū)弱膠結(jié)地層巖石具有強度低、膠結(jié)性差、遇水崩解等特點，受開挖擾動影響巷道淺部圍巖短時間破壞范圍較大，伴隨發(fā)生巖石向砂石顆粒的相變現(xiàn)象，傳統(tǒng)的錨網(wǎng)支護、錨注加固難以有效控制穩(wěn)定。首先預制中空殼體，通過錨桿支護將殼體安裝在開挖后巷道表面，并通過錨桿向圍巖施加一定的預緊力；其次向中空殼體充填包內(nèi)注入膨脹性注漿液，注漿液在凝固過程中膨脹作用向圍巖施加預應力，限制圍巖變形；最后實施全斷面噴漿和底板澆筑混凝土。該方法操作簡單，施工方便，主要應用于弱膠結(jié)地層巷道支護工程。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤礦中的巷道支護方法，尤其適用于我國西部及西北礦區(qū)弱膠結(jié)地層巷道支護工程的弱膠結(jié)地層巷道支護方法及支護系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
我國西部及西北礦區(qū)可采煤層賦存于侏羅系和白堊系地層中，該類巖層受成巖環(huán)境影響表現(xiàn)出強度低、膠結(jié)性差、遇水崩解等特點，巷道開挖后短時間內(nèi)圍巖出現(xiàn)大變形、破壞范圍大等現(xiàn)象，傳統(tǒng)錨網(wǎng)支護和錨注加固方法不能有效控制巷道穩(wěn)定，巷道返修率高，支護成本大幅度增加，制約了西部及西北礦井安全生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)提供一種適用于弱膠結(jié)地層、大變形的巷道主動控制方法，可有效控制巷道穩(wěn)定，減少巷道支護成本的弱膠結(jié)地層巷道支護方法及支護系統(tǒng)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是:一種弱膠結(jié)地層巷道支護方法，該方法具體包括以下步驟: 步驟1.預制中空殼體:將直徑為8mm的鋼筋焊接為上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)，在所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)之間設置若干柔性中空充填包體，且相鄰柔性中空充填包體之間設有緩沖空間，備用； 步驟2.初次加固:在已掘出巷道的毛斷面上進行初噴得到厚度為20-30mm的第一加固層，強度為C20，將步驟I預制的中空殼體通過若干等距設置的錨桿固定于巷道頂板和兩幫表面，并對錨桿施加預應力，所述錨桿預緊力為60KN ; 步驟3.再次加固:再滯后巷道掘進頭的15-20m處，對設置在頂板上的中空殼體利用等距設置2根第一錨索進行再次加固，對設置在兩幫的中空殼體利用第二錨索進行加固；所述錨索預緊力為100KN ; 步驟4.注漿:分別對頂板上的中空殼體和兩幫的中空殼體內(nèi)置的柔性中空充填包體內(nèi)實施注漿，注入注漿液時，先通過排氣口排出空氣，通過高壓將注漿液注入，待注漿材料凝固，此時膨脹的中空殼體向巷道圍巖表面施加整體、均勻的約束力，提高巷道支護阻力；步驟5:注漿后3天，分別對頂板上的中空殼體和兩幫的中空殼體的表面進行復噴，復噴的厚度為50-60mm，強度為C20，得到復噴層，在對巷道底板澆筑混凝土，形成完整巷道斷面。進一步，所述步驟2中所述錨桿為高強度錨桿，直徑20mm，長度2200mm ;所述錨桿間排距為800mmX800mm。進一步，所述步驟3中所述第一錨索和第二錨索的直徑為20mm，所述第一錨索的長度6300mm，所述第二銷索的長度為4300mm ;所述第一銷索的間排距為1600mmX 1600mm,所述第二錨索在巷道腰線水平布置，排距1600_。進一步，所述步驟I中的柔性中空充填包體，規(guī)格長X寬X高為1900mm X 300mm X 60mm或1900mm X 700mm X 60mm，所述步驟I中的柔性中空充填包體可承受1MPa壓力，可膨脹范圍為50-80%。進一步，所述步驟I中的所述柔性中空充填包體的兩端設有注漿口和出氣口，所述注漿口上設有注漿管，所述注漿管直徑Φ 22mm，長度50mm;出氣口直徑Φ 22mm，長度50mm ；注漿過程中出氣口排出漿液立即關閉出氣口。進一步，所述步驟4中的所述注漿液由325水泥、膨脹性添加劑、水組成，其比例為1:0.1:2ο進一步，步驟5中的所述巷道底板混凝土澆筑層厚度為300mm，強度為C20。進一步，所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)的焊接規(guī)格分別為長X寬X高為1600mm X 10Omm X 1600mm 和 2000mm X 10Omm X 1600mm,棚■格規(guī)格 10Omm X 100mm。本專利技術(shù)的另一目的是提供上述方法使用的支護系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中空殼體、錨桿、錨索、第一加固層、復噴層和底板； 其中，所述第一加固層設置在所述巷道的巷道頂板和兩幫的毛斷面的表面，所述中空殼體通過所述錨桿和錨索固定在所述巷道固定于第一加固層上，所述復噴層設置在所述中空殼體的另一端面上，所述底板設在所述巷道的底部。進一步，所述中空殼體包括由直徑為8mm的鋼筋焊接為上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)，在所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)之間設置若干柔性中空充填包體，且相鄰柔性中空充填包體之間設有緩沖空間，所述柔性中空充填包體兩端設有注漿口和出氣口。本專利技術(shù)的弱膠結(jié)地層巷道支護系統(tǒng)及支護方法是:巷道掘進后通過安裝錨桿將中空殼體固定于巷道幫頂圍巖表面，與錨桿、錨索共同作用，提高巷道表面支護強度；通過向中空殼體內(nèi)加注高壓膨脹性漿液，凝固膨脹后充填體將支護阻力均勻、整體的施加給對巷道巖壁，進一步限制圍巖變形破壞。本專利技術(shù)的有益效果在于，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)通過在巷道幫頂圍巖表面安裝膨脹性中空殼體，在中空殼體內(nèi)注入高壓可膨脹性漿液材料，待漿液凝固后，材料膨脹使殼體膨脹鼓起，給巷道圍巖表面施加整體、均勻的約束力，該約束力較傳統(tǒng)支護結(jié)構(gòu)的支護阻力大、均勻。本專利技術(shù)的方法對弱膠結(jié)類巖層巷道實用性強。本專利技術(shù)的方法簡單，易于實施，支護效果好，具有廣泛的推廣應用價值。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)巷道支護斷面示意圖。圖2是本專利技術(shù)巷道兩幫支護平面圖。圖3是本專利技術(shù)巷道頂板支護平面圖。圖4是本專利技術(shù)支護效果與傳統(tǒng)支護效果對比示意圖。圖中: 1.毛斷面、2.第一加固層、3.錨桿、4.中空殼體、5.內(nèi)置充填包、6.第一錨索、7.第二錨索；8.復噴混凝土層、9.底板澆筑混凝土層、10.巷道凈斷面、11.注漿口、12.排氣口、13.緩沖空間、14.膨脹后支護殼體、15.均勻支護阻力、16.非均勻支護阻力。【具體實施方式】下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進一步說明。圖1-4所示，本專利技術(shù)的一種弱膠結(jié)地層巷道支護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)主要是解決西部礦區(qū)弱膠結(jié)地層巖石具有強度低、膠結(jié)性差、遇水崩解性巖層的巷道穩(wěn)定性問題，例如某礦井下煤層大巷，大巷埋深675m，位于井底車場以北，巷道位于侏羅系延安組3-1煤層中，頂板為砂質(zhì)泥巖，煤層厚度6.5m，巷道沿煤層頂板掘進，巖石和煤體單軸抗壓強度在20-30MPa之間，屬于典型的弱膠結(jié)巖層。巷道斷面為矩形，原支護采用錨梁網(wǎng)支護，巷道全斷面變形、破壞嚴重，尤其是兩幫變形較大，后采用本專利技術(shù)巷道支護方案。該方法具體包括以下步驟: 步驟1:預制中空殼體:將直徑為8mm的鋼筋焊接為上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)，在所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)之間設置若干柔性中空充填包體，且相鄰柔性中空充填包體之間設有緩沖空間，備用，其中，所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)的焊接規(guī)格分別為長X寬X高為1600mmX 10OmmX 1600mm和 2000mmX 10OmmX 1600mm，棚.格規(guī)格 10OmmX 10Omm ;所述柔性中空充填包體可承受1MPa壓力，可膨脹范圍為50-80%當前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種弱膠結(jié)地層巷道支護方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：步驟1.中空殼體:將直徑為8mm的鋼筋焊接為上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)，在所述上層鋼網(wǎng)和下層鋼網(wǎng)之間設置若干柔性中空充填包體，且相鄰柔性中空充填包體之間設有緩沖空間，備用；步驟2.初次加固：在已掘出巷道的毛斷面上進行初噴得到厚度為20?30mm的第一加固層，強度為C20，將步驟1預制的中空殼體通過若干等距設置的錨桿固定于巷道頂板和兩幫表面，并對錨桿施加預應力，所述錨桿預緊力為60KN；步驟3.再次加固：再滯后巷道掘進頭的15?20m處，對設置在頂板上的中空殼體利用等距設置2根第一錨索進行再次加固，對設置在兩幫的中空殼體利用第二錨索進行加固；所述錨索預緊力為100KN；步驟4.注漿：分別對頂板上的中空殼體和兩幫的中空殼體內(nèi)置的柔性中空充填包體內(nèi)實施注漿，注入注漿液時，先通過排氣口排出空氣，通過高壓將注漿液注入，注漿過程中出氣口排出漿液立即關閉出氣口，待注漿材料凝固此時膨脹的中空殼體向巷道圍巖表面施加整體、均勻的約束力，提高巷道支護阻力，所述注漿壓力為3?5MPa；步驟5：注漿后3天，分別對頂板上的中空殼體和兩幫的中空殼體的表面進行復噴，復噴的厚度為50?60mm，強度為C20，得到復噴層，在對巷道底板澆筑混凝土，形成完整巷道斷面。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張振金，紀洪廣，賈懷曉，孫利輝，武亞峰，陳波，蔣華，曾鵬，高宇，
申請(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古伊泰廣聯(lián)煤化有限責任公司，北京科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：內(nèi)蒙古;15
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